本發(fā)明涉及一種雙電機章動變速裝置及其工作方法，可以應用在電動汽車領域。
背景技術：
目前電動大客車為了提高經濟性和動力性，實現(xiàn)多個工作模式，已經在使用一些雙電機耦合變速裝置。
申請?zhí)枮?0120024534.9的中國專利公開了電動汽車及其雙電機耦合變速裝置和該裝置的控制系統(tǒng)。由兩個電機、兩個離合器、一個制動器、一個定軸齒輪機構和一組行星齒輪組成。通過對離合器和制動器的控制實現(xiàn)雙電機轉速耦合工作、雙電機轉矩耦合工作和固定變比工作三種工作模式。
申請?zhí)枮?01320779634.2的中國專利公開了一種電動汽車雙電機耦合驅動系統(tǒng)。由兩個電機、三個離合器、一個鎖止器、一組行星齒輪機構和一個齒輪傳遞機構組成。通過對離合器和鎖止器的控制可以實現(xiàn)包括單電機單獨工作、雙電機轉速耦合和轉矩耦合以及再生制動等多個工作模式。
以上公開的電動汽車雙電機耦合驅動系統(tǒng)，有些結構使用較多的離合器和鎖止器，雖能實現(xiàn)多種工作模式，但是控制難度也增加，且變速裝置比較復雜，提高了生產成本。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術存在的問題做出改進，即本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種雙電機章動變速裝置及其工作方法，不僅能夠實現(xiàn)單電機單獨工作或是雙電機共同工作，而且結構簡單，徑向尺寸小，可以實現(xiàn)大的變速比。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：一種雙電機章動變速裝置，包括驅動電機一、行星架H、外錐齒輪、萬向節(jié)、內錐齒輪、自鎖軸承、驅動電機二、變速裝置輸出軸、差速器，所述驅動電機一的輸出軸與行星架H相連，行星架H上的外錐齒輪和萬向節(jié)的一端固連在一起，萬向節(jié)的另一端與變速裝置輸出軸相連，變速裝置輸出軸連接差速器，差速器連接到車輪；外錐齒輪和內錐齒輪相嚙合；驅動電機二的輸出軸與內錐齒輪相連；自鎖軸承設置在內錐齒輪和驅動電機二之間，自鎖軸承使得驅動電機二的輸出軸只能在一個方向上轉動，在相反的方向上會自鎖，以實現(xiàn)制動；外錐齒輪的軸線與水平面間有一夾角，內錐齒輪的軸線呈水平狀態(tài)。
進一步地，萬向節(jié)為球籠式。
進一步地，外錐齒輪和內錐齒輪均為雙圓弧錐齒輪。
進一步地，驅動電機一單獨驅動、驅動電機二不工作時，驅動電機一輸出軸正轉輸出功率帶動行星架轉動，行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)輸出端之間轉速關系為
其中Z1為內錐齒輪的齒數(shù)、Z2為外錐齒輪的齒數(shù)，ωH為行星架H的轉速，ω1為內錐齒輪的轉速，ω2為萬向節(jié)的轉速且與外錐齒輪的轉速相等，并且Z1＜Z2；這時自鎖軸承限制內錐齒輪轉動，這時傳動比為
進一步地，驅動電機一和驅動電機二都工作時，驅動電機一和驅動電機二均為正轉輸出功率，行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)的轉速關系為
其中Z1為內錐齒輪的齒數(shù)、Z2為外錐齒輪的齒數(shù)，ωH為行星架H的轉速，ω1為內錐齒輪的轉速，ω2為萬向節(jié)的轉速且與外錐齒輪的轉速相等，并且Z1＜Z2。
上述裝置包括以下工作方法：包括單電機驅動模式和雙電機驅動模式。
單電機驅動模式：驅動電機一單獨驅動、驅動電機二不工作，驅動電機一輸出軸正轉輸出功率帶動行星架轉動，行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)輸出端之間轉速關系為
其中Z1為雙圓弧內錐齒輪的齒數(shù)、Z2為雙圓弧外錐齒輪的齒數(shù)，ωH為行星架H的轉速，ω1為雙圓弧內錐齒輪的轉速，ω2為萬向節(jié)的轉速且與雙圓弧外錐齒輪的轉速相等，并且Z1＜Z2；由轉速關系的公式可知內錐齒輪是反轉而萬向節(jié)是正轉，自鎖軸承限制內錐齒輪的反轉進而實現(xiàn)內錐齒輪的制動，此時驅動電機二不工作，傳動比為
章動變速裝置的齒輪傳動為少齒差行星齒輪傳動，Z1、Z2齒差數(shù)小，進而實現(xiàn)大傳動比；此時從驅動電機一驅動經章動變速裝置變速之后實現(xiàn)大變比減速，得到大扭矩輸出到差速器最后輸送到車輪；這種低轉速高扭矩的工作模式應用在車輛起步、爬坡的工況，所述工況需要高扭矩。
進一步地，雙電機驅動模式：驅動電機一和驅動電機二都工作，驅動電機一和驅動電機二均為正轉輸出功率，行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)的轉速關系為
其中Z1為內錐齒輪的齒數(shù)、Z2為外錐齒輪的齒數(shù)，ωH為行星架H的轉速，ω1為內錐齒輪的轉速，ω2為萬向節(jié)的轉速且與外錐齒輪的轉速相等，并且Z1＜Z2；此時驅動電機一和驅動電機二輸出的轉速經過章動變速裝置的齒輪耦合之后由輸出軸傳到差速器，再傳到車輪；雙電機轉速耦合工作模式應用在車輛高速行駛時的工況。
進一步地，制動時，處于單電機驅動模式下雙電機章動變速裝置實現(xiàn)單電機能量回收；處于雙電機驅動模式下雙電機章動變速裝置實現(xiàn)雙電機能量回收。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所設計雙電機章動變速裝置，可實現(xiàn)單電機單獨工作或是雙電機共同工作；章動變速裝置結構簡單，徑向尺寸小，可以實現(xiàn)大的變速比，解決了常規(guī)電動汽車中為了達到大的減速比而采用的多個減速機構、結構復雜、徑向尺寸大、控制難度大、生產成本高的問題。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例的構造示意圖。
圖中：1-驅動電機一，2-行星架H，3-外錐齒輪，4-萬向節(jié)，5-內錐齒輪，6-自鎖軸承，7-驅動電機二，8-變速裝置輸出軸，9-差速器，10-車輪。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
如圖1所示，一種雙電機章動變速裝置，包括驅動電機一、行星架H、外錐齒輪、萬向節(jié)、內錐齒輪、自鎖軸承、驅動電機二、變速裝置輸出軸、差速器，所述驅動電機一的輸出軸與行星架H相連，行星架H上的外錐齒輪和萬向節(jié)的一端固連在一起，萬向節(jié)的另一端與變速裝置輸出軸相連，變速裝置輸出軸連接差速器，差速器連接到車輪；外錐齒輪和內錐齒輪相嚙合；驅動電機二的輸出軸與內錐齒輪相連；自鎖軸承設置在內錐齒輪和驅動電機二之間，自鎖軸承使得驅動電機二的輸出軸只能在一個方向上轉動，在相反的方向上會自鎖，以實現(xiàn)制動；外錐齒輪的軸線與水平面間有一夾角，內錐齒輪的軸線呈水平狀態(tài)。
進一步地，萬向節(jié)為球籠式。
進一步地，外錐齒輪和內錐齒輪均為雙圓弧錐齒輪。
進一步地，驅動電機一單獨驅動、驅動電機二不工作時，驅動電機一輸出軸正轉輸出功率帶動行星架轉動，行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)輸出端之間轉速關系為
其中Z1為內錐齒輪的齒數(shù)、Z2為外錐齒輪的齒數(shù)，ωH為行星架H的轉速，ω1為內錐齒輪的轉速，ω2為萬向節(jié)的轉速且與外錐齒輪的轉速相等，并且Z1＜Z2；這時自鎖軸承限制內錐齒輪轉動，這時傳動比為
進一步地，驅動電機一和驅動電機二都工作時，驅動電機一和驅動電機二均為正轉輸出功率，行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)的轉速關系為
本發(fā)明所設計裝置的工作方法如下：
(1)單電機驅動低轉速高扭矩工作模式：驅動電機一單獨驅動，驅動電機二不工作時，驅動電機一輸出軸正轉輸出功率帶動變速器的行星架H轉動，這時行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)輸出端之間轉速關系為
其中Z1、Z2分別是內錐齒輪和外錐齒輪的齒數(shù)，ωH為行星架H的轉速，ω1為內錐齒輪的轉速，ω2為萬向節(jié)的轉速且與外錐齒輪的轉速相等，并且Z1＜Z2。由公式(1)可知內錐齒輪是反轉而萬向節(jié)是正轉，而在設計上內錐齒輪反轉時自鎖軸承就會限制其反轉，起到制動內錐齒輪的效果，這時驅動電機二不工作。這時傳動比為
章動齒輪傳動屬于少齒差行星齒輪傳動，Z1、Z2齒差數(shù)很小，所以可以實現(xiàn)大的傳動比。這時從驅動電機一驅動經章動變速器變速之后可以實現(xiàn)大變比減速，得到大扭矩輸出到差速器最后輸送到車輪。這種低轉速高扭矩的工作模式可以應用在車輛起步、爬坡等需要高扭矩的工況。
(2)雙電機轉速耦合工作模式：驅動電機一和驅動電機二都工作，驅動電機一和驅動電機二都是正轉輸出功率，這時行星架H、內錐齒輪和萬向節(jié)的轉速關系為
這時驅動電機一和驅動電機二輸出的轉速經過章動齒輪耦合之后由輸出軸傳到差速器，再傳到車輪。雙電機轉速耦合工作模式可以應用在車輛高速行駛時的工況。
(3)制動能量回收工作模式：制動時，處于上述(1)單電機驅動模式下可實現(xiàn)單電機能量回收；處于上述(2)雙電機驅動模式下可實現(xiàn)雙電機能量回收。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。